12操作系统的类型精品PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算机操作系统
实现思想: 系统采用了分时技术。
➢ 把CPU 时间进行分割成一定大小的时间段，称 时间片；
➢ 每个终端用户每次可以使用一个由时间片规定 的CPU时间；
➢ 如果某个用户在规定的一个时间片内还没有完 成它的全部工作，亦需把CPU让给其他用户。
CPU 内存
用户作业1 用户作业2 用户作业n
a.取作业说明书中一条语句,解析执行,如果是“作业终 止”语句,则删除该作业,转1； b.如果是一条执行性语句,则在主存中建立相应程序运行 环境,传递好参数,转去执行该程序(变到用户态运行)； c.在用户态程序运行过程中,如发生中断事件(如系统调 用/定时器中断),立即转监督程序,待中断事件处理结束 后,用户态程序继续执行。 d.用户态程序结束后,转a取下一作业控制语句。
计算机操作系统
监督程序工作的特点：
单道性 ； 顺序性； 自动性
监督程序的优点：减少了人工干预，减少了准 备时间，提高了CPU的利用率。
监督程序的缺点：
当输入输出时，CPU空闲； CPU与I/O设备之间串行工作；不能交互式工作
计算机操作系统
1.2.1 多道批处理系统
背景：60年代中，前提：中断技术、通道的出现 通道：专门用于负责输入输出的硬件装置(简单的
1.2 操作系统的基本类型
操作系统的形成
• 发展动力 1、不断提高资源利用率的需要；
2、方便用户； 3、器件的不断更新换代；
电子管、... ...; 8位、... ... 4、计算机体系结构的不断发展。
OS、多处理机OS、网络OS
计算机操作系统
• 无操作系统时代
一、人工操作方式(Manual Operating) 1945年~50年代中期，使用纸带、卡片。
输入输出处理机，IOP)。 多道程序设计：内存中存放多道作业、同时运行、
共享资源。 （多道批处理系统）思想：用户提交的作业先在
外存排成一个队列（后备队列），由作业调度程 序按照一定的策略从中选择若干作业调入内存， 共享系统中的各种资源。
计算机操作系统
作业状态转换示意图
提交 状态
进程调度
作业调度
• 提供新界面，呈现的是一台功能强的处理机； • 系统更加安全。 系统空间：监督程序所占内存(0-K)。 用户空间：供用户程序使用的内存(K+1-N)。 存储保护：界地址寄存器存放分界地址。
计算机操作系统
早期批处理系统中的监督程序工作流程：
1.判断输入设备上是否有待输入作业,没有则 停止； 2.从设备上输入一个作业； 3.控制作业运行：
监督程序：能对计算机硬件和软件进行管理与调度的软 件。美国IBM360系列计算机配置了监督程序。
作业：用户的一次上机行为，也称任务。 作业步：作业的一部分。 作业控制语言：用于说明作业如何执行的语言。 作业控制说明书：用作业控制语言编写的作业执行程序。 作业控制程序：在控制某道作业运行时，解释执行作业
的时间。 （2）无交互能力。
多道批处理系统பைடு நூலகம்特征：
并发；共享
计算机操作系统
多道批处理系统需解决的问题
(1)处理机分配、回收；
(2)存储保护机制；
(3)合理的I/O设备分配机制；
(4)作业管理：根据具体情况，选择合理的作业调 度算法；
短作业优先、I/O型与CPU型搭配、... ... (5)完善的文件管理功能，提供有效、快速的信 息检索、存储机制； (6)系统安全保护机制：设置管态/目态；
多道程序在内存中同时执行；目前多采用。
计算机操作系统
3.实现分时系统须解决两个问题：
(1)及时接收：能及时地接收来自终端用户 的命令。
(2)及时响应:响应时间要短。 响应时间：指从用户输入命令后到系统将处
说明书中的语句，实现对作业的控制。
计算机操作系统
典型的卡片作业举例：
$END
$RUN $LOAD
程序处理 数据
FORTRA N程序语 句
$FORTRAN $JOB,JOBNAME=…
计算机操作系统
普通指令：用户程序都可包含的指令。 特权指令：只有监督程序才可包含的指令。 方式/态：指处理机能执行什么类型指令的状态。有两 种执行方式：特权方式和普通方式。 系统调用（广义指令）：由监督程序提供给用户调用的 系统功能。借助中断机制来实现。 系统调用的优点：
后备 状态
CPU
P1
P2
P3
I/O
完成 状态
运行
外存盘交 换区
外
外
存
存
就
阻
绪
塞
计算机操作系统
单道/多道程序运行示意图
用户程序 监督程序 I/O操作
t
作业A 作业B 监督程序 磁带I/O 磁盘I/O
t
计算机操作系统
多道批处理系统的优缺点
优点： (1)提高CPU的利用率 (2)提高内存和I/O设备的利用率 (3)提高系统的吞吐量(单位时间内完成作业执行的数量) 缺点：（1）平均周转时间长； 周转时间： 作业从进入系统到结束并退出系统所经历
特权指令/非特权指令
计算机操作系统
作业状态转换示意图
提交 状态
进程调度
作业调度
后备 状态
CPU
P1
P2
P3
I/O
完成 状态
运行
外存盘交 换区
外
外
存
存
就
阻
绪
塞
计算机操作系统
1.2.2 分时操作系统
1．分时系统的概念
背景：批处理系统无法实现人机交互。 分时系统：一台主机与多个终端相连，允许多 个用户通过终端同时以交互的方式使用计算机 系统，共享资源，这种系统使得每个用户感到 好像自己独占一台支持自己请求服务的计算机 系统。
主机
特点（缺点）： 用户独占系统资源 人机串行，CPU等待人工操作
计算机操作系统
二、脱机输入输出方式（Off-Line I/O)
50年代末，发明了晶体管。晶体管计算机
卫星机
主机
优点： 提高CPU利用率 提高了输入输出速度
卫星机
计算机操作系统
三、监督程序（Monitor）
50年代末至60年代初，存储容量大幅度增长，出现了 FORTRAN、COBOL等高级程序设计语言及相应的编译 程序。
用户1 用户2 用户n
计算机操作系统
终 端
主机
计算机操作系统
2. 实现方法
(1) 简单分时系统 内存中只允许一道作业运行，系统采用调入-调
出的方式来实现，I/O开销大，系统性能差。 (2) 具有前后台的分时系统
内存分为“前台区”和“后台区”，前台存放 分时作业；后台存放批处理作业。仅当前台无作业 处理时，才运行后台作业。 (3) 多道分时系统
实现思想: 系统采用了分时技术。
➢ 把CPU 时间进行分割成一定大小的时间段，称 时间片；
➢ 每个终端用户每次可以使用一个由时间片规定 的CPU时间；
➢ 如果某个用户在规定的一个时间片内还没有完 成它的全部工作，亦需把CPU让给其他用户。
CPU 内存
用户作业1 用户作业2 用户作业n
a.取作业说明书中一条语句,解析执行,如果是“作业终 止”语句,则删除该作业,转1； b.如果是一条执行性语句,则在主存中建立相应程序运行 环境,传递好参数,转去执行该程序(变到用户态运行)； c.在用户态程序运行过程中,如发生中断事件(如系统调 用/定时器中断),立即转监督程序,待中断事件处理结束 后,用户态程序继续执行。 d.用户态程序结束后,转a取下一作业控制语句。
计算机操作系统
监督程序工作的特点：
单道性 ； 顺序性； 自动性
监督程序的优点：减少了人工干预，减少了准 备时间，提高了CPU的利用率。
监督程序的缺点：
当输入输出时，CPU空闲； CPU与I/O设备之间串行工作；不能交互式工作
计算机操作系统
1.2.1 多道批处理系统
背景：60年代中，前提：中断技术、通道的出现 通道：专门用于负责输入输出的硬件装置(简单的
1.2 操作系统的基本类型
操作系统的形成
• 发展动力 1、不断提高资源利用率的需要；
2、方便用户； 3、器件的不断更新换代；
电子管、... ...; 8位、... ... 4、计算机体系结构的不断发展。
OS、多处理机OS、网络OS
计算机操作系统
• 无操作系统时代
一、人工操作方式(Manual Operating) 1945年~50年代中期，使用纸带、卡片。
输入输出处理机，IOP)。 多道程序设计：内存中存放多道作业、同时运行、
共享资源。 （多道批处理系统）思想：用户提交的作业先在
外存排成一个队列（后备队列），由作业调度程 序按照一定的策略从中选择若干作业调入内存， 共享系统中的各种资源。
计算机操作系统
作业状态转换示意图
提交 状态
进程调度
作业调度
• 提供新界面，呈现的是一台功能强的处理机； • 系统更加安全。 系统空间：监督程序所占内存(0-K)。 用户空间：供用户程序使用的内存(K+1-N)。 存储保护：界地址寄存器存放分界地址。
计算机操作系统
早期批处理系统中的监督程序工作流程：
1.判断输入设备上是否有待输入作业,没有则 停止； 2.从设备上输入一个作业； 3.控制作业运行：
监督程序：能对计算机硬件和软件进行管理与调度的软 件。美国IBM360系列计算机配置了监督程序。
作业：用户的一次上机行为，也称任务。 作业步：作业的一部分。 作业控制语言：用于说明作业如何执行的语言。 作业控制说明书：用作业控制语言编写的作业执行程序。 作业控制程序：在控制某道作业运行时，解释执行作业
的时间。 （2）无交互能力。
多道批处理系统பைடு நூலகம்特征：
并发；共享
计算机操作系统
多道批处理系统需解决的问题
(1)处理机分配、回收；
(2)存储保护机制；
(3)合理的I/O设备分配机制；
(4)作业管理：根据具体情况，选择合理的作业调 度算法；
短作业优先、I/O型与CPU型搭配、... ... (5)完善的文件管理功能，提供有效、快速的信 息检索、存储机制； (6)系统安全保护机制：设置管态/目态；
多道程序在内存中同时执行；目前多采用。
计算机操作系统
3.实现分时系统须解决两个问题：
(1)及时接收：能及时地接收来自终端用户 的命令。
(2)及时响应:响应时间要短。 响应时间：指从用户输入命令后到系统将处
说明书中的语句，实现对作业的控制。
计算机操作系统
典型的卡片作业举例：
$END
$RUN $LOAD
程序处理 数据
FORTRA N程序语 句
$FORTRAN $JOB,JOBNAME=…
计算机操作系统
普通指令：用户程序都可包含的指令。 特权指令：只有监督程序才可包含的指令。 方式/态：指处理机能执行什么类型指令的状态。有两 种执行方式：特权方式和普通方式。 系统调用（广义指令）：由监督程序提供给用户调用的 系统功能。借助中断机制来实现。 系统调用的优点：
后备 状态
CPU
P1
P2
P3
I/O
完成 状态
运行
外存盘交 换区
外
外
存
存
就
阻
绪
塞
计算机操作系统
单道/多道程序运行示意图
用户程序 监督程序 I/O操作
t
作业A 作业B 监督程序 磁带I/O 磁盘I/O
t
计算机操作系统
多道批处理系统的优缺点
优点： (1)提高CPU的利用率 (2)提高内存和I/O设备的利用率 (3)提高系统的吞吐量(单位时间内完成作业执行的数量) 缺点：（1）平均周转时间长； 周转时间： 作业从进入系统到结束并退出系统所经历
特权指令/非特权指令
计算机操作系统
作业状态转换示意图
提交 状态
进程调度
作业调度
后备 状态
CPU
P1
P2
P3
I/O
完成 状态
运行
外存盘交 换区
外
外
存
存
就
阻
绪
塞
计算机操作系统
1.2.2 分时操作系统
1．分时系统的概念
背景：批处理系统无法实现人机交互。 分时系统：一台主机与多个终端相连，允许多 个用户通过终端同时以交互的方式使用计算机 系统，共享资源，这种系统使得每个用户感到 好像自己独占一台支持自己请求服务的计算机 系统。
主机
特点（缺点）： 用户独占系统资源 人机串行，CPU等待人工操作
计算机操作系统
二、脱机输入输出方式（Off-Line I/O)
50年代末，发明了晶体管。晶体管计算机
卫星机
主机
优点： 提高CPU利用率 提高了输入输出速度
卫星机
计算机操作系统
三、监督程序（Monitor）
50年代末至60年代初，存储容量大幅度增长，出现了 FORTRAN、COBOL等高级程序设计语言及相应的编译 程序。
用户1 用户2 用户n
计算机操作系统
终 端
主机
计算机操作系统
2. 实现方法
(1) 简单分时系统 内存中只允许一道作业运行，系统采用调入-调
出的方式来实现，I/O开销大，系统性能差。 (2) 具有前后台的分时系统
内存分为“前台区”和“后台区”，前台存放 分时作业；后台存放批处理作业。仅当前台无作业 处理时，才运行后台作业。 (3) 多道分时系统